毕业设计(论文)-智能楼宇空调监控系统设计

毕业设计论文课题名称智能楼宇空调监控系统设计学院专业班级姓名学号起止时间2012年2月13日至2012年6月15日共18周指导教师签字系主任签字院长签字摘要空调系统是现代建筑的重要组成部分，是楼宇自动化系统的主要监控对象，也是建筑智能化系统主要的管理内容之一。楼宇自动化系统对空调系统的监控主要是针对集中式中央空调系统，主要包括制冷系统和新风机组控制。上位机开发软件的选择上，北京三维力控科技有限公司的力控为目前工业控制领域先进的上位机监控系统开发软件，结合力控公司的的特点，可扩展性和性价比的比较，力控作为一种我国自发研制的组态软件，功能强大，已经能够满足此次毕业设计的需要，且其性能卓越，价格适中，本文重点选择了力控公司的力控作为毕业设计使用的组态软件。达到了在中央监控室可以监控到空调运行的相关数据，改变了原先人工现场控制方式，从而节约了人力、提高了效率，增加了数据实时性和可靠性。关键词中央空调；监控系统；力控组态软件ABSTRACTAIRCONDITIONINGSYSTEMISANIMPORTANTPARTOFMODERNARCHITECTURE,ISTHEMAINBUILDINGAUTOMATIONSYSTEMSANDMONITORINGOFINTELLIGENTBUILDINGSYSTEMISONEOFTHEMAINCONTENTOFMANAGEMENTBUILDINGAUTOMATIONSYSTEMSFORAIRCONDITIONINGSYSTEMISMAINLYDIRECTEDAGAINSTTHECENTRALIZEDMONITORINGOFTHECENTRALAIRCONDITIONINGSYSTEM,MAINLYINCLUDINGTHEREFRIGERATIONSYSTEMANDAIRUNITSPCSOFTWAREDEVELOPMENT,BEIJINGONTHECHOICEOF3DPOWERCONTROLTECHNOLOGYCO,LTDISCURRENTLYTHEFORCECONTROLOFINDUSTRIALCONTROLCOMPUTERMONITORINGSYSTEMOFADVANCEDSOFTWAREDEVELOPMENT,THECHARACTERISTICSOFTHEBONDING,SCALABILITYANDPERFORMANCECOMPARISON,THEFORCECONTROLASASPONTANEOUSDEVELOPMENTINCHINASCONFIGURATIONSOFTWARE,THEFUNCTIONISSTRONG,HAVEBEENABLETOMEETMYNEEDS,ANDITSOUTSTANDINGPERFORMANCE,MODERATEPRICE,SOICHOSETOFORCETHEFORCECONTROLASGRADUATIONDESIGN,THEUSEOFCONFIGURATIONSOFTWAREDARMSTADTREACHEDINCENTRALTOALLSITETOMONITORALLDATAFROMTHEORIGINAL,CHANGEDTHEWAYOFARTIFICIALMETER,WHICHCANSAVEMANPOWERANDIMPROVEEFFICIENCY,INCREASETHEDATAREALTIMEANDRELIABILITYKEYWORDSCENTRALAIRCONDITIONINGMONITORINGSYSTEMTHEFORCECONTROLCONFIGURATIONSOFTWARE目录1引言111问题的提出及研究意义112中央空调系统的国内外研究现状2121国内研究现状2122国外研究现状313毕业设计的主要内容、功能及技术指标32中央空调概述421空调系统的一般组成4211新风部分4212空气的净化部分4213空气的热、湿处理部分4214空气的的输送和分配、控制部分4215空调系统的冷源522中央空调系统构成及工作原理5221制冷系统的分类623新风机组8231新风机组的起源8232新风机组概述9233新风机组的控制113中央空调监控内容设计1431空调水系统监控内容14311冷水机组设备监控14312冷冻水循环回路监控14313冷却水循环回路监控14314制冷站水系统的自动运行控制1432空调风系统监控内容17321新风机组运行状态及参数监控17322新风机组的自动运行控制184组态监控画面设计2041力控组态软件构成2042图形化开发系统21421开发环境21422控件及组件21423报表22424脚本系统23425报警与事件24426I/O设备2443空调系统组态监控软件的设计24431建立空调监控系统工程24432创建组态画面25433定义I/O设备29434创建实时数据库30435创建动画连接35436创建脚本动作35437创建专家报表36438创建报警界面39439整合、仿真运行4144最终组态软件画面演示41441系统运行监控主面板41442空调水系统图形化面板42443空调风系统图形化面板（区域1）43444空调风系统图形化面板（区域2）43445空调系统报警界面445结语44致谢45参考文献461引言11问题的提出及研究意义空调系统是现代建筑的重要部分，是楼宇自动化系统的主要监控对象也是建筑智能化系统主要的管理内容之一。现代建筑中的空调及其自动控制系统的重要性体现在以下几个方面首先，智能建筑的重要功能之一就是为人们提供一个舒适的生活与工作环境，而这一功能主要是通过空调及其控制系统来实现的；其次，空调系统又是整个建筑最主要的耗能系统之一，有统计资料表明，空调系统的耗能已占到建筑总耗能的40左右，通过楼宇自动化系统实现空调系统的节能运行，对降低费用、提高效益是非常重要的；另外，由于在空调系统运行过程中，控制系统必须进行实时调节控制，所以空调控制系统的配置与功能相对而言是整个楼宇自动化系统要求比较高的一部分。随着科学技术的日新月异，特别是近年来计算机技术、信息技术、通讯技术、系统工程技术以及控制技术、综合布线技术等的迅速发展，使得人们对信息社会和安全舒适的生活方式的需求在不断的增加。而目前正在兴起的楼宇自动化热，正是适应了这种社会信息化、生活舒适化与经济国际化的需要。楼宇自动化向人们提供全面的，高质量的、安全、舒适、快捷的综合服务功能，它是现代高科技的结晶，是建筑艺术和信息技术的完美结合。空气调节技术是楼宇自动化的一个重要组成部分。楼宇自动化是一个热门话题。如何在现有技术、产品的基础上设计开发能满足具体要求的自动化系统成为楼宇自动化行业技术人员的重要研究内容。楼宇自动化作为智能建筑的一个重要分支，正逐渐体现出它的重要性和现实需要性。目前在我过对楼宇自动化的需求越来越多，为了对楼宇自动化有一个清楚的了解，我们有必要对楼宇自动化进行充分的理解和研究。空气调节技术已成为我国科学技术发展中的重要学科，近年来，空气调节技术在国民经济各个领域和人民生活的各个方面得到了广泛应用。空调即空气调节，主要是通过一定的空调设备和调节手段对空气进行处理。空气调节的任务就是在任何自然环境下，将室内空气维持在一定的温度、湿度、气流速度以及一定的洁净度。由于空气调节可以创造一种人工的气候环境，所以其用途日益广泛，除了为舒适而设置空调以外，某些场所则要求恒温恒湿空调，其温度、湿度及洁净度等在一定的范围内需恒定，即有精度要求的工艺空调。根据空调机组的工作形式不同，可以分为集中式空调（又称中央空调）和局部式空调系统，简称空调器。综上所述，在强调可持续发展的今天，摆在我们面前急需解决的一个重要问题就是在致力于创造舒适健康室内环境的同时，如何实现能源和室内环境的最优控制，以最少的能源消耗达到最佳的空调效果，从而降低空调系统的运行费用。空气调节（空调）技术作为一门人工环境控制工程技术，包含的内容有湿空气的物理性质、室内空气品质的改善、空调负荷的计算、影响人体的热舒适环境条件、空调房间气流组织的分布规律、合理的空调系统和系统的节能运行、空调系统的消声和隔振、空调系统的自动控制等。自动控制方式的原理是系统把采集的检测数据传送到中控计算机上，中控计算机根据预先设定的控制模型进行滤波、预测、计算，得到空调系统的状态值，进而计算出相应的控制动作。自动控制的关键是应用准确的控制模型，一般情况下，建筑物不同控制模型也不同，控制模型要根据建筑物的实际参数，包括建筑物的尺寸、室内人数分布情况及工作性质、气候等来制定，并需要在现场进行检测来不断的调整完善。这两种控制方式互为补充，各自用于不同的场合。在系统故障或进行维修期间可采用手动控制方式。正常情况下，则采用自动控制方式，减少人力、物力，节约能源。12中央空调系统的国内外研究现状121国内研究现状国产中央空调产业历史至少提前40年，曾经为麦克维尔、开利、约克、特灵等美日厂商天下的大型中央空调市场，如今被国产品牌打破垄断。由美的集团和重庆通用集团合资成立的重庆美的工业园正式投产，新工厂制造的第一台离心式冷气机组也于当日下线。一位出席下线仪式的深圳制冷专家对本报记者称，重庆工业园的投产非比寻常，因为重庆通用公司早在1964年就生产出了中国的第一台离心式制冷机。如今与美的品牌成功嫁接之后，据推算，国产中央空调的产业化历史进程至少提前了40年。据介绍，随着国内大中型建筑中央空调的更新换代以及户式中央空调的快速增长，中央空调这块市场“蛋糕”正吸引越来越多的眼球。以深圳为例，目前已2000多幢高楼大厦采用中央空调机组，但至今90以上的楼宇装备的都是美日厂商的产品。一些国内企业虽然也推出了螺杆机等中央空调设施，但由于在整机上面投入有限，市场份额一直远不能同美日厂商相较，现在，这种格局终于有望改写。随着科学技术的不断发展和进步以及人们生活水平的提高，人们在日常的生活和劳动生产中对空气环境的要求也不断提高，特别是对空气的温度、湿度、通风以及洁净度的要求，使空调系统的应用越来越广泛。空调控制系统涉及面广，要实现的任务复杂，它通过空调系统为建筑物的不同区域提供满足不同使用要求的环境。其次，空调控制系统需要有冷热源的支持，空调机组内有大功率的风机，它的能耗很大。在满足用户对空气环境要求的前提下，采用先进的控制策略对空调系统进行控制，达到节约能漂和降低运行费用成为空调控制系统的最终目标。特别是近几年来，“绿色建筑”、“环保建筑”的提出，使得对空调控制系统的控制模式的研究显得尤为重要。现阶段的中央空调系统的控制几乎仍采用传统的控制模式。传统的控制模式主要存在以下几方面的问题。1传统的控制理论都是建立在以微分和积分为工具的数学模型之上的，迄今为止，还未见直接使用自然语言知识描述系统和解决问题的方法。不能灵活配置联动控制功能；2在实际工程中，尤其在工业过程控制中，被控对象的严重非线性，数学模型的不确定性，系统工作点变化剧烈等因素都是传统控制理论无法解决的；3传统的控制系统输入信息比较单一，而现代的复杂系统要以各种形式一视觉的、听觉的、触觉的以及直接操作的方式，将周围的环境信息作为系统输入，并将各种信息进行融合、分析和推理，相应地采取对策或行动。对这样的控制系统就要求有自适应、自学习和自组织的功能，因而需要新一代的控制理论和技术支持。由于智能控制特别是模糊控制在家用电器方面的发展比较迅速，近年来，国产的模糊洗衣机、模糊空调器、模糊电冰箱、模糊电视机等的问世报道不时见诸报端。这些都说明智能控制在我国空调领域的发展还是比较迅速。122国外研究现状美国是最大的空调市场，占世界总空调设备销售额的28，大多数是有风管的单元式空调系统。但是，热泵比例相对的低，在2001年以数量计占20而以销售额计占30。美国空调市场与其它国家的差别，一些明显的原因是大多数人居住在位于有广阔空间的郊区独立房屋内，可以更方便地为整个室内空间的舒适优先选择安装风管。能源价格相对要低，全国范围有电力和燃气可以供应，在冬季可以通过天然气管路网络用燃气炉取暖。大部分陆地在冬季的寒冷天气并不适用没有辅助电加热的热泵，而辅助电加热是不经济的。强大工业分销商和经济商网络以相对低的安装费用和维修后缓支持推销有风管的中央空调系统。日本开利公司五十年代发明溴化锂机组技术以后并没有马上大力推广（当时美国的电力、能源并不紧缺，全球对氟里昂制冷剂破坏地球大气臭氧层还没有引起足够的重视）、也没有进一步研究发展。日本厂商引进溴化锂技术以后便大力发展，诸如荏原、日立、三菱重工、川崎重工等公司都形成了成熟、稳定的技术，现在日本国内溴化锂机组占据了主机市场份额的90左右。日本住宅空调是从60年代由本地生产或从美国进口的WRAC开始的，基于人们大多数在生活区居住而只对单个房间的空调有强烈要求，一般不采用中央系统以节省很昂贵的电力费用。但是，许多人抱怨高的运转噪声和振动不能为卧室所接受。同时在房间内安装也不大方便。13毕业设计的主要内容、功能及技术指标本设计论述了中央空调的组成以及监控系统设计，主要由以下内容组成（1）中央空调的基本内容，包括中央空调的组成、发展、现状以及中央空调的工艺流程；（2）中央空调制冷系统和新风机组控制系统的构成。（3）详细介绍了力控组态软件的使用方法，并用力控组态软件进行中央空调监控。2中央空调概述空气调节简称空调，它的目的是创造一个合适的（室内）大气环境，使人在该环境中感觉到舒适；或者是保证（室内）大气环境满足生产工艺过程或科学研究、实验过程的需要。为了实现这一目的，空气调节所依靠的技术手段主要是通风换气，具体地说，就是加工和处理一定质量的空气送入室内，使室内大气环境满足要求。对空气的处理过程包括加温（降温）、加湿（除湿）、净化等，即常说的热湿处理。21空调系统的一般组成为了达到空调的目的，发挥空调的作用，就必须有对空气进行处理和调节的措施和方法，一般的空气调节的基本措施，要求其系统的结构组成应包括以下几部分。211新风部分空调系统在运行过程中必须采用一部分室外的新鲜空气（即新风），这部分新风必须满足室内工作人员所需要的最小新鲜空气量，因此空调系统的新风取入量决定于空调系统的服务用途和卫生要求。新风的导入口一般设在周围不受污染影响的地方。这些新风的导入口和空调系统的新风管道以及新风的滤尘装置（新风空气过滤器）、新风预热器（又称为空调系统的一次加热器）共同组成了空调系统的新风系统。212空气的净化部分空调系统根据其用途不同，对空气的净化处理方式也不同。因此，在空调净化系统中有设置一级初效空气过滤器的简单净化系统，也有设置一级初效空气过滤器和一级中效空气过滤器的一般净化系统，还有设置一级初效空气过滤器，一级中效空、气过滤器和一级高效空气过滤器的三级过滤装置的高净化系统。213空气的热、湿处理部分对空气进行加热、加湿和降温、去湿，将有关的处理过程组合在一起，称为空调系统的热湿处理部分。在对空气进行热、湿处理过程中，采用表面式空气换热器（在表面式换热器内通过热水或水蒸气的称为表面式空气加热器，简称为空气的汽水加热器）。设置在系统的新风入口，一次回风之前的空气加热器称为空气的一次加热器设置在降温去湿之后的空气加热器，称为空气的二次加热器设置在空调房间送风口之前的空气加热器；称为空气的三次加热器。三次空气加热器主要起调节空调房间内温度的作用，常用的热媒为热水或电加热。在表面式换热器内通过低温冷水或制冷剂的称为水冷式表面冷却器或直接蒸发式表面冷却器，也有采用喷淋冷水或热水的喷水室，还有采用直接喷水蒸汽的处理方法，来实现空气的热湿处理过程。214空气的的输送和分配、控制部分空调系统中的风机和送、回风管道称为空气的输送部分。风管中的调节风阀、蝶阀、防火阀、启动阀及风口等称为空气的分配、控制部分。根据空调系统中空气阻力的不同，设置风机的数量也不同，如果空调系统中设置一台风机，该风机既起送风作用，又起回风作用的称为单风机系统如果空调系统中设置两台风机，一台为送风机，另一台为回风机的空调系统称为双风机系统。215空调系统的冷源空调系统中所使用的冷源一般分为天然冷源和人工冷源。天然冷源一般指地下深井水，人工冷源一般是指利用人工制冷方式来获得的，它包括蒸汽压缩式制冷、吸收式制冷以及蒸汽喷射式制冷等多种形式。22中央空调系统构成及工作原理中央空调系统由冷热源系统和空气调节系统组成。制冷系统为空气调节系统提供所需冷量，用以抵消室内环境的冷负荷；制热系统为空气调节系统提供用以抵消室内环境热负荷的热量。制冷系统是中央空调系统至关重要的部分，其采用种类、运行方式、结构形式等直接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理性。中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和散热水塔组成，其系统结构如图（图21）所示图21中央空调系统图中央空调主要是通过空调压缩机吸入来自蒸发器中的常温、低压的冷煤气体压缩成高温、高压的冷煤气体，在冷凝器中同冷却水进行充分的热交换，冷却水吸收了冷煤的热量，通过冷却泵输送到冷却塔中利用塔风机同喷林冷却水进行热交换，将热量释放到大气中；这时经过冷却后变成低温、低压液态冷煤，经调节阀在蒸发器中吸收冷冻水中的热量，转换成常温、低压的冷煤气体传送到空调压缩机，完成了冷煤的单次循环；而冷冻水因冷煤在蒸发过程中被吸收了热量，变成温度更低的冷水，通过冷冻泵输送到空调末端设备（风机盘管）同室内空气进行热交换，达到降低室内空气温度目的。221制冷系统的分类空调用制冷技术属于普通制冷范围，主要是采用液体气化制冷法。（主要是利用液体气化过程要吸收比潜热，而且液体压力不同，其沸点也不同，压力越低，沸点越低。）根据热量从低温物体向高温物体转移的不同方式，可分为蒸气压缩式制冷、吸收式制冷。1蒸气压缩式制冷制冷原理气态制冷工质（如氟利昂）经压缩机压缩成高温高压气体后进入冷凝器，与水（空气）进行等压热交换，变成低温高压液态。液态工质经干燥过滤器去除水份、杂质，进入膨胀阀节流减压，成为低温低压液态工质，在蒸发器内气化。液体气化过程要吸收气化潜热，而且液体压力不同，其饱和温度（沸点）也不同，压力越低，饱和温度越低。例如，1KG的水，在绝对压力为000087MPA，饱和温度为5，气化时需要吸收24887KJ热量；1KG的氨，在1个标准大气压力（010133MPA）下，气化时需要吸收136959KJ热量，温度可抵达3333。因此，只要创造一定的低压条件，就可以利用液体的气化获取所要求的低温。依此原理，气化过程吸取冷冻水的热量，使冷冻水温度降低（一般降为7）。制冷工质在蒸发器内吸取热量，温度升高变成过热蒸气，进入压缩机重复循环过程。蒸气压缩式制冷系统主要分为水冷式和风冷式，制冷压缩机是蒸气压缩式制冷装置的一个重要设备。制冷压缩机的形式很多，根据工作原理的不同，可分为两大类容积式制冷压缩机和离心式制冷压缩机。目前常用的压缩机主要有活塞式压缩机、涡旋式、螺杆式以及离心式压缩机，如图（图22）所示。图22制冷压缩机容积式制冷压缩机是靠改变工作腔的容积，将周期性吸入的定量气体压缩。常用的容积式制冷压缩机有往复活塞式制冷压缩机和回转式制冷压缩机。离心式制冷压缩机是靠离心力的作用，连续地将所吸入的气体压缩。这种压缩机的转数高，制冷能力大。2制冷剂制冷制冷剂是制冷装置中进行制冷循环的工作物质，其工作原理是制冷剂在蒸发器内吸收被冷却物质的热量而蒸发，在冷凝器中将所吸收的热量传给周围的空气或者水，而被冷却为液体，往复循环，借助于状态的变化来达到制冷的作用。载冷剂是一种中间物质，如常用的空调冷冻水，其在蒸发器内被冷却降温，然后远距离输送，来冷却需要被冷却的物体。目前常用的载冷剂有水，它只能用于高于0的条件，当要求低于0时。一般采用盐水，如氯化钠或者氯化钙水溶液或者采用乙二醇、丙二醇等有机化合物的水溶液。3吸收式制冷吸收式制冷是液体气化的一种形式，它和蒸气压缩式制冷一样，是利用液态制冷剂在低温低压下气化以达到制冷的目的。所不同的是蒸气压缩式制冷是靠消耗机械功（或电能）使热量从低温物体向高温物体转移，而吸收式制冷则是靠消耗热能来完成这种非自发过程的。图23吸收式制冷机制冷原理上图（图23）表示出吸收式制冷机主要由四个交换设备组成，即发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，它们组成两个循环环路制冷剂循环与吸收剂循环。左半部是制冷剂循环，属逆循环，由冷凝器、节流装置和蒸发器组成。高压气态制冷剂在冷凝器中向冷凝器中向冷却介质放热被凝结为液态后，经节流装置减压降温进入蒸发器；在蒸发器内，该液体被气化为低压气态，同时吸取被冷却介质的热量产生制冷效应。这些过程与蒸气压缩式制冷完全相同。右半部为吸收剂循环（图中的点画线部分），属正循环，主要由吸收器、发生器和溶液泵组成，相当于蒸气压缩式制冷的压缩机。在吸收器中，用液态吸收剂不断吸收蒸发器产生的低压气态制冷剂，以达到维持蒸发器内低压的目的；吸收剂吸收制冷剂蒸气而形成的制冷剂吸收剂溶液，经溶液泵升压后进入发生器；在发生器中该溶液被加热、沸腾，其中沸点低的制冷剂气化形成高压气态制冷剂，进入冷凝器液化，而剩下的吸收剂溶液则返回吸收器再次吸收低压气态制冷剂。吸收式制冷机中的吸收剂通常并不是单一物质，而是以二元溶液的形式参与循环的，吸收剂溶液与制冷剂吸收剂溶液的区别只在于前者所含沸点较低的制冷剂量比后者少，或者说前者所含制冷剂的浓度比后者低。二元溶液通常有溴化锂水溶液、氨水溶液等。中央空调制冷系统的选择，应根据负荷大小、能源提供方式、便利程度等多种客观条件决定。其中活塞式制冷压缩机多为中型（标准制冷量60600KW）和小型（小于60KW），但是由于其噪音大、效率低切容易发生故障，目前使用的已不多；涡旋式制冷压缩机目前主要用于小型制冷系统，在家用空调以及商用VRV等小型系统大量使用；而螺杆机具有结构简单、可靠性高及操作维护方便，另外技术成熟等一系列独特的优点，已经广泛应用于空调中；离心式压缩机结构简单紧凑，运动件少，工作可靠，经久耐用运行费用低，一般适用大500RT的制冷系统中，并且可以实现无级调节，使机组的负荷在30100范围内工作。通常情况下，多采用电制冷，在燃气或燃煤资源丰富的地区，可采用吸收式制冷。23新风机组231新风机组的起源中央新风系统（VMC）存在至今已有50年历史了。70年代西班牙90以上的新建住宅中装用VMC系统。1989年美国ASHRAE制定了“室内空气品质通风规范”。在德国，住宅通风系统已经与建筑物溶为一体，成为不可缺少的重要组成部分。2000年，欧盟统一了住宅通风标准。在中国2002年1月1日室内空气污染控制规范诞生。非典、禽流感、肺结核等疾病的发生，使全世界对室内空气质量给予了高度的关注。新风系统是建筑科技发展的必然选择，建筑节能离不开新风系统，人们的健康离不开新风系统。目前，中国越来越多的人知道了新风系统，了解了新风系统，新风系统必将成为人们生活的必备品之一。20世纪90年代以前，我们的住宅是有空隙的，是开放型的，通风透气冬天，风能进入屋子，屋内很冷；夏天，冷气起不到效果，能感到很热，但是气流在通过房屋时也把其中的有害气体烟尘等带出室外，这就是房屋的“呼吸”自然换气。但是随着科技的不断发展，中空玻璃、密封、保温技术的不断进步，房屋都成了高气密性的容器，室外的新鲜空气进入不到室内，室内的烟雾、湿气、气味都被封锁在屋子里，与“毒气罐”无异，人要是住在这样的“房子”里，能舒服吗衣物食物在里面能不发霉变质吗不仅不舒服，严重时甚至威胁生命通过了解以上的方式，我们发现没有一个专门全面的解决空气质量的方法，因此我们就必须有一种新的通风换气的形式来改善人们迫在眉睫的健康忧患。于是，在经济、科技发达又注重生活品质的欧洲就出现了住宅微循环空气置换系统，简称VMC，也就是通称的中央新风系统。它是持续而且能控制通风路径的通风方式，通过性能良好的风机和气流控制系统，使新风的更换完全得到控制，这种技术对室内温度的影响甚微。在不开窗的前提下全天24小时持续不断地将室内污浊空气及时排出，同时引入室外新鲜空气，并有效控制风量大小。在北欧斯堪的那维亚地区，在讲究室内生活品质和能源节约的国家，VMC存在至今已有50年的历史了。70年代VMC引进法国，90以上的新建住宅中装有VMC系统。2000年，整个欧盟国家VMC已成为法规。由此可见，中央新风系统就是克敌制胜，缓解人门健康危机的一大法宝。它为人们营造健康良好的室内高品质生活环境，打造健康、节能住宅232新风机组概述新风机组是提供新鲜空气的一种空气调节设备。功能上按使用环境的要求可以达到恒温恒湿或者单纯提供新鲜空气。工作原理是在室外抽取新鲜的空气经过除尘、除湿（或加湿）、降温（或升温）等处理后通过风机送到室内，在进入室内空间时替换室内原有的空气。当然以上所提到的功能得根据使用环境的需求来定，功能越齐全造价越高。新风系统由主机、风道、排风口、窗进器及其它附件组成。主机运转时，污浊空气通过排风口、排风道至室外，室外新鲜空气从窗进器引入，在主机形成的压力场作用下，至室内活动区域，满足人员活动的需要；气流组织方式科学合理，持续低风量设计，运行时低噪音低能耗，并保证最佳的空气品质。双向流热回收新风系统由热回收主机、送风管道、排风管道、送风口、排风口及其它附件组成。主机运转时，新鲜空气从室外引入，通过送风风道送至各房间；污浊空气通过排风风道从排风主机排出室外。排风经过主机时与新风进行热回收交换，回收大部分能量通过新风送回室内。新风的传输方式采用置制换式，而非空调气体的内循环原理和新旧气体混合的不健康做法，户外的新鲜空气会自动吸入室内，通过安装在卧室、室厅或起居室窗户上的新风口进入室内时，会自动除尘和过滤。同时，再由对应的室内管路与数个功能房间内的排风口相连，形成的循环系统将带走室内废气，集中在排风口“呼出”，而排出的废气不再做循环使用，新旧风形良好的循环。而且，考虑到能源的节约和再利用，排走的空气都会被做热回收，而回收率达到80以上，作为新的能源。新风系统在现代社会中，是对高品质生活的一种追求，是最有效的空气污染解决方案，相信在不久的将来，新风换气机将步入千家万户。新风系统是根据在密闭的室内一侧用专用设备向室内送新风，再从另一侧由专用设备向室外排出，则在室内会形成“新风流动场”的原理，从而满足室内新风换气的需要。实施方案是采用高压头、大流量小功率直流高速无刷电机带动离心风机、依靠机械强力由一侧向室内送风，由另一侧用专门设计的排风新风机向室外排出的方式强迫在系统内形成新风流动场。在送风的同时对进入室内的空气进新风过滤、灭毒、杀菌、增氧、预热（冬天）。借用大范围形成洁净空间的方案，保证进入室内的空气是洁净的。以此达到室内空气净化环境的目的。新风换气效果图如下图（图24）。图24新风换气效果图中央新风系统特点1、排出室内每一个角落的浑浊空气；2、将室外新鲜空气经过滤后输入室内各处；3、通过能量交换，节约能源；4、低噪音设计。新风系统的作用1可持续、高效地为室内提供人体所必需的新鲜空气，对人体健康和儿童成长发育有利；2不用开窗即可实现室内通风换气，缓解了开窗通风换气与室外噪音影响的矛盾，解决了在大风、雨雪天气里，或无人在家，或室内开启空调或取暖设施等不宜开窗时室内通风换气的难题；3可减少或消除厨房和卫生间的异味；4可减少或消除室内装修后长期缓释的有害气体；5可减少或消除社会上广泛议论的“装修病”和“空调病”的发生；6可减少或消除由于长时间通风不畅而导致的室内墙壁、家具、衣物的发霉现象。新风换气机的设计原则原则一确定新风路径，新风从空气较洁净区域进入，由污浊处排出。一般污浊空气从浴室、卫生间及厨房排出，而新鲜空气则从起居室、卧室等区域送入。条件许可尽量遵循下进上出的空气流动原理。及新鲜空气从较低的位置送入室内（离地不低于800MM），室内废气从较高位置排出。新风进出风口尽量不在一个平面，对立面为最佳。原则二确定住房内最小排风量以满足人们日常工作、休息时所需的新鲜空气量。按国家通风规范，每人每小时必须保证30立方米。或每小时换气一次。两者取大值。新风换气机的功效新风换气机是一种新型的通风排气设备，新风换气机把室内污浊的空气排放出去的同事也将室外的新鲜空气输入室内，新风换气机与其他空气净化设备不同，新风换气机属于开放式的循环系统，可以为室内提供新鲜的经过过滤的室外空气，有了足够的新风量，人们在室内也可以呼机到高品质的，新鲜的，干净的空气，这些空气富含新鲜氧气，有利于人体健康。233新风机组的控制新风机组控制包括送风温度控制、送风相对湿度控制、防冻控制、CO2浓度控制以及各种联锁内容。如果新风机组要考虑承担室内负荷（如直流式机组），则还要控制室内温度（或室内相对湿度）。图25新风组成图1送风温度控制送风温度控制即是指定出风温度控制，其适用条件通常是该新风机组是以满足室内卫生要求而不是负担室内负荷来使用的。因此，在整个控制时间内，其送风温度以保持恒定值为原则。由于冬、夏季对室内要求不同，因此冬、夏季送风温度应有不同的要求。也即是说，新风机组定送风温度控制时，全年有两个控制值冬季控制值和夏季控制值，因此必须考虑控制器冬、夏工况的转换问题。送风温度控制时，通常是夏季控制冷盘管水量，冬季控制热盘管水量或蒸汽盘管的蒸汽流量。为了管理方便，温度传感器一般设于该机组所在机房内的送风管上。2室内温度控制对于一些直流式系统，新风不仅能使环境满足卫生标准，而且还可承担全部室内负荷。由于室内负荷是变化的，这时采用控制送风温度的方式必然不能满足室内要求（有可能过热或过冷）。因此必须对使用地点的温度进行控制。由此可知，这时必须把温感器设于被控房间的典型区域。由于直流系统通常设有排风系统，温感器设于排风管道并考虑一定的修正也是一种可行的办法。除直流式系统外，新风机组通常是与风机盘管一起使用的。在一些工程中，由于考虑种种原因（如风机盘管的除湿能力限制等），新风机组在设计时承担了部分室内负荷，这种做法对于设计状态时，新风机组按送风温度控制是不存在问题的。但当室外气候变化而使得室内达到热平衡时（如过渡季的某些时间），如果继续控制送风温度，必然造成房间过冷（供冷水工况时）或过热（供热水工况时），这时应采用室内温度控制。因此，这种情况下，从全年运行而言，应采用送风温度与室内温度的联合控制方式。3相对湿度控制新风机组相对湿度控制的主要一点是选择湿度传感器的设置位置或者控制参数，这与其加湿源和控制方式有关。（1）蒸汽加湿对于要求比较高的场所，应根据被控湿度的要求，自动调整蒸汽加湿量。这一方式要求蒸汽加湿器用间应采用调节式阀门（直线特性），调节器应采用PI型控制器。由于这种方式的稳定性较好，湿度传感器可设于机房内送风管道上。对于一般要求的高层民用建筑物而言，也可以采用位式控制方式。这样可采用位式加湿器（配快开型阀门）和位式调节器，对于降低投资是有利的。采用双位控制时，由于位式加湿器只有全开全关的功能，湿度传感器如果还是设在送风管上，一旦加湿器全开，传感器立即就会检测出湿度高于设定值而要求关阀（因为通常选择的加湿器的最大加湿量必然高于设计要求值）；而一旦关闭，又会使传感器立即检测出湿度低于设定值而要求打开加湿器，这样必然造成加湿器阀的振荡运行，动作频繁，使用寿命缩短。显然，这种现象是由于从加湿器至出风管的范围内湿容量过小造成的。因此，蒸汽加湿器采用位式控制时，湿度传感器应设于典型房间（区域）或相对湿度变化较为平缓的位置，以增大湿容量，防止加湿器阀开关动作过于频繁而损坏。（2）高压喷雾、超声波加湿及电加湿这三种都属于位式加湿方式。因此，其控制手段和传感器的设置情况应与采用位式方式控制蒸汽加湿的情况相类似。即控制器采用位式，控制加湿器启停（或开关），湿度传感器应设于典型房间区域。（3）循环水喷水加湿循环水喷水加湿与高压喷雾加湿在处理过程上是有所区别的。理论上前者属于等培加湿而后者属于无露点加湿。如果采用位式控制器控制喷水泵起停时，则设置原则与高压喷雾情况相似。但在一些工程中，喷水泵本身并不做控制而只是与空调机组联锁起停，为了控制加湿量，此时应在加湿器前设置预热盘管，通过控制预热盘管的加热量，保证加湿器达到控制相对湿度的目的。（4）二氧化碳（CO2）浓度控制通常新风机组的最大风量是按满足卫生要求而设计的（考虑承担室内负荷的直流式机组除外），这时房间人数按满员考虑。在实际使用过程中，房间人数并非总是满员的，当人员数量不多时，可以减少新风量以节省能源，这种方法特别适合于某些采用新风加风机组盘管系统的办公建筑物中间隙使用的小型会议室等场所。为了保证基本的室内空气品质，通常采用测量室内CO2浓度的方法来衡量。各房间均设CO2浓度控制器，控制其新风支管上的电动风阀的开度，同时，为了防止系统内静压过高，在总送风管上设置静压控制器控制风机转速。因此，这样做不但新风冷负荷减少，而且风机能耗也将下降。很显然，这一控制属于变风量控制（关于变风量控制详见后述）、这种控制方式目前应用并不很多，一个重要原因是CO2浓度控制器产品并不普及（仅有少数厂家生产），同时，这种控制方式的投资较大，其综合经济效益需要进行具体分析。（5）防冻及联锁在冬季室外设计气温低于0的地区，应考虑盘管的防冻问题。除空调系统设计中本身应采用的预防措施外，从机组电气及控制方面，也应采用一定的手段。1）限制热盘管电动阀的最小开度在盘管选择符合一定要求的情况下，才能限制热盘管电动阀的最小开度。尤其是对两管制系统中的冷、热两用盘管更是如此，最小开度设置后应能保证盘管内水不结冰的最小水量；2）设置防冻温度控制这是防止运行过程中盘管冻裂的又一措施。通常可在热水盘管出水口（或盘管回水连箱上）设一温度传感器（控制器），测量回水温度。当其所测值低到5左右时，防冻控制器动作，停止空调机组运行，同时开大热水阀。3）联锁新风阀为防止冷风过量的渗透引起盘管冻裂，应在停止机组运行时，联锁关闭新风阀。当机组起动时，则打开新风阀（通常先打开风阀、后开风机、防止风阀压差过大无法开启）。无论新风阀是开启还是关闭，前述防冻控制器始终都正常工作。除风间外，电动水阀、加湿器和喷水泵等与风机都应进行电气联锁。在冬季运行时，热水阀应优先于所有机组内的设备的起动而开启。3中央空调监控内容设计31空调水系统监控内容311冷水机组设备监控冷水机组作为空调冷源的主要动力设备，其监控内容一般包括1冷水机组启/停控制及状态监视。2冷水机组故障报警监视。3冷水机组的手动/自动控制状态监视等。312冷冻水循环回路监控冷冻水泵作为空调冷冻水循环的主要动力设备，其监控内容一般包括1冷冻水泵启/停控制及状态监视。2冷冻水泵故障报警监视。3冷冻水泵的手动/自动控制状态监视等。冷冻水供水/回水的监测参数包括1冷冻水供水/回水温度监测。2冷冻水供水/回水总管压力或压差监测。3冷冻水循环流量监测等。313冷却水循环回路监控冷却塔是冷却水循环回路的重要设备，其监控内容一般包括1冷却塔风机启/停控制及状态监视。2冷却塔风机故障报警监视。3冷却塔风机的手动/自动控制状态监视等。冷却水泵是冷却水循环的主要动力设备，其监控内容一般包括1冷却水泵启/停控制及状态监视。2冷却水泵故障报警监视。3冷却水泵的手动/自动控制状态监视等。另外还需要通过检测水泵回路水流状态进一步确定水泵的运行状态。314制冷站水系统的自动运行控制1冷水机组的连锁控制为使冷水机组运行正常和系统安全，通过编制程序，严格按照各设备启停顺序的工艺流程要求运行。冷水机组的启动、停止与辅助设备的启停控制须满足工艺流程要求的逻辑连锁关系。冷水机组的启动流程为冷却塔风机启动冷却水泵启动冷冻水泵启动冷水机组启动。冷水机组的停机流程为冷水机组停机冷冻水泵停机冷却水泵停机冷却塔风机停机。冷水机组的启动与停机流程正好相反，冷水机组具有自锁保护功能。冷水机组通过水流开关检测冷却水和冷冻水回路水流的水流状态，如果正常，则解除自锁，允许冷水机组正常启停。2备用切换与均衡运行控制。制冷站水系统中的若干设备采用互为备用方式运行，如果正在工作的设备出现故障，首先将故障设备切离，再将备用设备投人运行。为使设备和系统处于高效率的工作状态，并有较长的使用寿命，就要使设备做到均衡运行，即互为备用的设备实际运行累积时间要保持基本均衡，每次启动系统时，应先启动累积运行小时数少的设备，并具备为均衡运行进行自动切换的能力，这就要求控制系统对互为备用的设备有累计运行时间统计、记录和存储的功能，并能进行均衡运行的自动调节。3冷水机组恒流量与空调末端设备变流量运行的差压旁路调节控制。冷水机组设有自动保护装置，当流量过小时，自动停止运行，冷水机组不适宜采用变流量方式。但对于二管制的空调系统，通过调节空调末端的两通调节阀，系统末端负荷侧的水流量产生变化。在冷冻水供水、回水总管之间设置旁路，在末端流量发生变化时，调节旁通流量来抵消末端流量的改变对冷水机组侧冷冻水流量的影响。旁路主要由旁路电动两通阀及压差控制器组成。通过测量冷冻水供回水间的压力差来控制冷冻水供水、回水之间旁路电动两通阀的开度，使冷冻水供、回水之间的压力差保持常量，来达到冷水机组侧的恒流量方式，这种方式叫差压旁路控制。差压旁路调节是两管制空调水系统必须配备的环节。4两级冷冰水泵协调控制。如果冷冻水回路是采用一级循环泵的系统，一般使用差压旁路调节控制方案来实现冷冻水回路冷水机组一侧的恒流量与空调末端一侧的变流量控制。当空调系统负荷很大、空调末端设备数量较多，且设备分布位置分散，冷冻水管路长、管路阻力大时，冷冻水回路就必须采用二级泵才能满足空调末端对冷冻水的压力要求。5冷水机组的群控节能。制冷系统由多台冷水机组及辅助设备组成，在设计制冷系统时，一般按最大负荷设计冷水机组的总冷量和冷水机组台数，但实际情况运行一般都与最大负荷情况有较大偏差，对应于不同的以及变化的负荷，通过冷水机组的群控实现节能运行。1冷冻水回水撮度控制法。冷水机组输出冷冻水温度一般为7，冷冻水在空调末端负载进行能量交换后，水温上升。回水温度基本反映了系统冷负荷的大小，根据回水温度控制调节冷水机组和冷冻水泵运行台数，实现节能运行。2冷量控制法。使用一定的计量手段根据回水温度与流量求出空调系统的实际冷负荷，再选择匹配的制冷机台数和冷冻水泵运行台数投入运行，实现冷水机组的群控和节能。在根据实际的冷负荷，对投人运行的冷水机组与冷冻水循环水泵的台数进行调节时，还要同时兼顾设备的均衡运行。选定冷水机启动冷却塔确定风机状态启动冷却水泵确定水泵开动启动冷冻水泵确定水泵启动启动冷水机组确定冷水机状态停冷却塔报警排序停水泵报警排序停水泵报警排序停冷水机报警排序冷水机开/停机后延时30MIN计算负荷测流量减机加机停冷冻水泵停冷水机停冷却水泵停冷却塔YESYESYESYESYESYESYESYESYESNONONONONO图31空调水系统机组启/停控制及多机组群控策略流程图6膨胀水箱与水箱状态监控。膨胀水箱作为制冷系统中的辅助设备发挥着这样的作用当冷冻水管路内的水随温度改变，其体积也产生改变，膨胀水箱与冷冻水管路直接相连，当水体体积膨胀增大时，一部分水排人膨胀水箱；当水体积减小时，膨胀水箱中的水可对管路中的水进行补充。补水箱用来存放经过除盐、除氧处理的冷冻用水，当冷冻水管路中的冷冻水需要补充时，补水泵将补水箱中的存储水泵送人管路。补水箱中设置液位开关对其进行控制，当水位低于下限水位时进行补充，达到上限水位时停止补充，防止渗流。7冷却塔的节能运行控制。冷水机组的冷却用水带走了冷凝器的热量，温度升高至设计温度37（从冷水机组出口），送出的高温回水（37）在送至冷却塔上部经过喷淋降温冷却，又重新循环送至冷水机组，这个过程循环往复进行。来自冷却塔的冷却水进水，设计温度为32，经冷却泵加压送人冷水机组，与冷凝器进行热交换。为保证冷却水进水和冷却回水具有设计温度，就要通过装置对此进行控制。冷却水进水拐度的高低基本反映了冷却塔的冷却效果，用冷却进水温度来控制冷却塔风机（风机工作台数控制或变速控制）以及冷却水泵的运行台数，使冷却塔节能运行。利用冷却水进水温度控制冷却塔风机运行台数，这一控制过程和冷水机组的控制过程彼此独立。如果室外温度较低，从冷却塔流往冷水机组的冷却水经过管道自然冷却，即可满足水温要求，此时就无需启动冷却塔风机，也能达到节能效果。32空调风系统监控内容321新风机组运行状态及参数监控新风机组运行状态及参数监控的主要内容有1从室外的温度传感器和安装在新风口的风管式空气温度传感器，采集室外温度和新风温度。2从室外的温度传感器和安装在新风口的风管式空气湿度传感器，采集室外湿度和对新风湿度。3从安装在过滤网两侧的压差开关，对过滤网两侧压差进行监测。4从安装在送风管上和回风管上的风管式空气温度传感器，采集送风/回风温度。5从安装在送风管上和回风管上的风管式空气湿度传感器，采集送风/回风湿度。6使用安装在空调区域或回风管上的空气质量传感器（如CO2传感器），进行空气质量监测。7采集由送风管上的风速传感器测出的风速，对送风风速进行监测。8通过安装在送风管表冷器出风侧的防冻开关，采集防冻开关状态检测信号（在冬季温度低于0的北方地区使用）。9通过对送风/回风机配电柜热继电器辅助触点的通断状态，采集风机故障状态的监测信号。10通过对送风/回风机配电柜热继电器辅助触点，对风机运行状态控制。11对新风机进行风门开度的控制。10对回风/排风风门开度的控制。11对加湿阀门开度控制。12对冷水阀的开度控制。322新风机组的自动运行控制1新风机组的连锁控制为使新风机组运行正常和系统安全，通过编制程序，严格按照各设备启停顺序的工艺流程要求运行。新风机组的启动、停止与辅助设备的启停控制须满足工艺流程要求的逻辑连锁关系。新风机组的启动流程为新风风门开启回风风门开启排风风门开启送风机启动回风机启动冷水调节阀启动加湿阀开启。新风机组的停机流程为关闭加湿阀关闭冷水调节阀送风机停机回风机停机新风风门关闭回风风门关闭排风风门关闭。2定风量空调机组的温度调节与节能运行。定风量空调机组中，用回风温度作为被调参数，由回风温度传感器测出回风温度值传送给DDC，DDC计算回风温度与设定温度的差值，按PID调节规律处理并输出调节控制信号。通过调节空调机组冷/热水阀门开度调节冷/热水量，使被控区域的温度保持在设定值。室外温度变化通过新风温度来反映，新风温度值输人给DDC进行处理后控制相应的调节阀开度，从而达到空调区域的温度控制。3空调机组回风湿度控制。由回风湿度传感器测出的回风湿度值信号送至DDC，通过与给定值比较后产生一个偏差，经由给定算法（PI规律调节）处理后，控制调节加湿电动阀开度，使被调节区域的空气湿度满足设定要求。4新风风门、回风风门及排风风门的控制。由新风温/湿度传感器和回风温/湿度传感器测出的温/湿度信号量值传送给DDC,DDC根据这些数据计算烩差，按回风和新风的焓值比例及新风量的需求，调节新风风门和回风风门开度，同时使系统在趋近较佳的新风/回风比例上节能运行。5过滤器压差报警及机组防冻。在过滤网出现堵塞严重、积灰较严重的情况下，装置在过滤器上的压差开关报警。冬季时，还需要对机组进行防冻监测和控制。6空气质量控制。使用CO、CO2等气体传感器监测室内空气质量，DDC接收到这些测量量后，进行对比运算，再输出控制信号调节新风风门开度，通过调节新风量供给来控制空调区域的空气质量。7空调机组的定时运行和远程控制。通过控制系统，按给定的时间表对空调机组进行定时启/停控制，并能对相关设备进行远程控制。停风机报